[发明专利]试验环境下裂纹尖端的识别方法、装置及设备

说明书

本发明公开了一种试验环境下裂纹尖端的识别方法、装置及设备，该识别方法包括：采集数据图像；根据数据图像，获取含裂纹尖端区域的位移场；对位移场的数据进行整理；根据整理后的位移场的数据，建立与裂纹尖端位置相关的目标函数；根据目标函数，确定裂纹尖端的位置；将裂纹尖端的位置转换成坐标。本发明提供的识别方法在裂纹尖端识别分析中计算速度快，能够连续进行裂尖的识别，可以保证裂尖识别的实时性，另外，还能够极大地降低裂纹扩展试验的试验成本，有助于提高可视裂纹的检测水平，工程意义大。

技术领域

本发明属于损伤容限试验技术领域，具体涉及一种试验环境下裂纹尖端的识别方法及装置。

背景技术

工程上结构受交变载荷会产生疲劳裂纹，裂纹的扩展会极大地降低结构的强度，为了确保具有裂纹的材料及结构在使用过程中不会发生安全事故，必须可靠地确定其在疲劳载荷条件下裂纹扩展速率，它是进行剩余寿命评估的一个重要的力学特性指标，精确测量裂纹长度是关键的一项工作，而测量裂纹长度首要的一点是确定裂纹尖端位置。目前裂纹尖端坐标的确定依赖于测量人员的判断，这种方法存在明显的缺点，劳动强度大，人为因素影响大，可靠性低。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种试验环境下裂纹尖端的识别方法及装置来克服或至少减轻现有技术中的至少一个上述问题。

为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种试验环境下裂纹尖端的识别方法，所述识别方法包括：采集数据图像；根据所述数据图像，获取含裂纹尖端区域的位移场；对所述位移场的数据进行整理；根据整理后的所述位移场的数据，建立与所述裂纹尖端位置相关的目标函数；根据所述目标函数，确定所述裂纹尖端的位置；将所述裂纹尖端的位置转换成坐标。

在上述识别方法的优选技术方案中，所述裂纹尖端位置相关的目标函数如下：其中，H_e为相关性分析获得的位移场，x_c为裂纹尖端的x坐标，y_c为裂纹尖端的y坐标，H_a(x_c,y_c)为用裂纹坐标表示的位移场，T表示矩阵转置,J为目标函数值。

在上述识别方法的优选技术方案中，根据所述目标函数，确定所述裂纹尖端的位置，包括：在所述位移场范围内以某一点为第一中心点，按照第一间隔生成第一网格；根据所述目标函数计算所述第一网格中的每个节点的目标函数值，找到对应最小目标函数值的第一网格节点；以对应最小目标函数值的网格节点为第二中心点，按照第二间隔生成第二网格；根据所述目标函数计算所述第二网格中的每个节点的目标函数值，找到对应最小目标函数值的第二网格节点；判断所述第一网格节点与所述第二网格节点之间的距离是否小于或者等于精度阈值；如果所述距离小于或者等于所述精度阈值，则以第二网格节点作为所述裂尖位置；其中，所述第一间隔大于所述第二间隔。

在上述识别方法的优选技术方案中，如果所述距离大于所述精度阈值，则重复上述步骤，直到所述距离小于或者等于所述精度阈值，并将最后寻找到的网格节点作为裂尖位置

在第二方面，本发明还提供了一种试验环境下裂纹尖端的装置，包括：采集模块，被配置为采集数据图像；处理模块，被配置为根据所述数据图像，获取含裂纹尖端区域的位移场；整理模块，被配置为对所述位移场的数据进行整理；函数构建模块，被配置为根据整理后的所述位移场的数据，建立与所述裂纹尖端位置相关的目标函数；确定模块，被配置为根据所述目标函数，确定所述裂纹尖端的位置；转换模块，被配置为将所述裂纹尖端的位置转换成坐标。